Bài viết này được trích từ báo cáo thuê ngoài. Vui lòng xem phần tuyên bố miễn trừ trách nhiệm và điều khoản rủi ro bên dưới.

Công nghệ sáng lập·Khung nghiên cứu:

Chu kỳ bảng hiển thị l Khung bảo mật mạng | Khung camera | ODM | Xiaomi

OLED l Chip RF l RISC·V l Thiết bị bán dẫn | 5G | Huawei Depth

Sản xuất chất bán dẫn l Bán dẫn công suất | Khung Internet | Công nghệ hàng đầu | 5G

Dòng sản phẩm bán dẫn chuyên sâu:

Công nghệ Wingtech l Weir Shares l GigaDevice Innovation l Trác Thánh Vi l Trung Vệ l Sanan

Bắc Hoa Trang l Goodix l Ziguang l Changdian l Shengbang l Lanqi l BOE

Luxshare lBành Đinh lLợi ích | Gia đình giàu có |Truyền âm thanh l Lexin l Quảng Phong l Huaxing l Anji

Máy tính · Chuyên sâu:

ngôi sao l Công ty TNHH Nanyang | Thông tin Anheng | Trung Quốc kỹ thuật số | Vạn Lý Trường Thành

Phần mềm Trung Quốc l Kingsoft Office | UFIDA Network | Inspur Information | Hundsun Electronics

WPS l Flush | Weining Health | Hikvision | Dahua | Kingsoft l công phu

Bắc Hoa Trang · Loạt ảnh chuyên sâu:

Miền Bắc so với Trung Quốc Micro One l Miền Bắc so với Trung Quốc vi mô, Phần 2 | Trang 185, Hoa Trang, Miền Bắc | Trung Quốc vi mô

Ba bước ngoặt ở phía bắc l Nghiên cứu đầu tư nhà máy sản xuất wafer | Bí ẩn về định giá khu vực phía Bắc | Ba chàng lính ngự lâm của ngành thiết bị

Các chất bán dẫn công suất thuộc lĩnh vực mạch tương tự đa năng. Chất bán dẫn công suất là hàng tiêu dùng thiết yếu. Con người cần ăn "củi, gạo, dầu và muối". Máy móc cũng cần tiêu thụ các thiết bị điện. Chất bán dẫn công suất cần thiết ở bất kỳ nơi nào liên quan đến chuyển đổi năng lượng điện. Sự biến động của ngành công nghiệp phù hợp với xu hướng hàng hóa, và sản phẩm có liên quan chặt chẽ đến xu hướng GDP toàn cầu. Sự biến động của ngành công nghiệp trong 4-5 năm rất nhất quán với chu kỳ của chất bán dẫn.

Việc tăng hàm lượng silicon trong từng máy móc thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp, và hiệu suất cao hơn cùng hiệu quả chi phí tốt hơn thúc đẩy sự phát triển công nghệ. Nhu cầu đến từ mọi lĩnh vực, và việc tăng hàm lượng chất bán dẫn (silicon) trong từng máy móc là quy luật cốt lõi. Tất cả các tiến bộ công nghệ đều hướng đến: 1) công suất cao hơn 2) kích thước nhỏ hơn 3) tổn thất thấp hơn 4) hiệu quả chi phí tốt hơn. Các nhà sản xuất chính tham gia vào cuộc cạnh tranh đều là các mô hình IDM, 1) Chất lượng trên cơ sở quy mô 2) Cải thiện hiệu suất trên điều kiện tối ưu hóa chi phí của mỗi sản phẩm mỗi năm.

Những đột phá về vật liệu đã đưa ngành công nghiệp này phát triển sâu rộng hơn. Hình thức sản phẩm đã phát triển từ các điốt đơn và ống MOS đến các IGBT tích hợp, và từ chất nền silicon đến chất nền bán dẫn có dải năng lượng rộng. Dải năng lượng rộng hơn giúp hiệu suất và hiệu quả sản phẩm tốt hơn nhiều so với các thiết bị công suất dựa trên chất nền silicon, nhưng hiện tại nó chưa thực sự có lợi thế về hiệu quả chi phí. Xu hướng tương lai: Khi chi phí sản xuất chất bán dẫn phức hợp giảm, việc thay thế các thiết bị bán dẫn công suất dựa trên silicon bằng các chất bán dẫn có dải năng lượng rộng sẽ sớm trở thành hiện thực.

Các sản phẩm có giá trị gia tăng cao từ lâu đã bị các nhà sản xuất châu Âu và Mỹ độc quyền, và việc thay thế trong nước là điều tất yếu. Hiện nay, có rất ít nhà máy sản xuất theo mô hình IDM (Integrated Manufacturing and Drug Trading) trong nước. Các quy trình cốt lõi đều được các nhà sản xuất châu Âu và Mỹ tự thực hiện. Họ dựa vào lợi thế sản phẩm của mình để kiểm soát chu kỳ giao hàng và do đó kiểm soát hệ thống giá cả của toàn ngành. Đặc biệt đối với MOS cao áp và IGBT công suất cao, chu kỳ giao hàng thường kéo dài hơn 50 tuần, và giá cả về cơ bản đã có xu hướng tăng kể từ năm 2016.

Mô hình IDM có nhiều ưu điểm hơn và mô hình fabless (không có nhà máy sản xuất) đang phát triển nhanh hơn. Cơ hội đầu tư trong năm 2020 sẽ đến từ môi trường chu kỳ kinh tế vĩ mô 3-4 năm, khi chu kỳ bán dẫn đang phục hồi và tăng trưởng. Các công ty theo mô hình IDM có nhiều lợi thế hơn về mặt chi phí so với các công ty fabless. Nên chú ý đến các mục tiêu chuỗi ngành liên quan: Wingtech Technology (600745), Jiejie Microelectronics (300623), Yangjie Technology (300373), Taiji Technology (300046), China Microelectronics (600360), Star Semiconductor (603290), New Energy Saving (A18105), China Resources Microelectronics (A19303).

Cảnh báo rủi ro

1) Tiến độ sản xuất chip trong nước chậm hơn dự kiến;

2) Chính sách hỗ trợ cho ngành công nghiệp mạch tích hợp đã suy yếu;

3) Các công ty sản xuất thiết bị bán dẫn nước ngoài cấm vận thiết bị đối với các công ty trong nước.

Các thiết bị bán dẫn công suất là các linh kiện mạch cơ bản có một chức năng duy nhất, chủ yếu thực hiện việc xử lý và chuyển đổi năng lượng điện.

Điốt có cấu trúc đơn giản, nhưng chỉ có thể được sử dụng để chỉnh lưu và không thể điều khiển để bật hoặc tắt. Các thiết bị chuyển mạch điều khiển dòng điện như transistor công suất và thyristor. MOSFET và IGBT là các thiết bị chuyển mạch điều khiển bằng điện áp, dễ điều khiển, tốc độ chuyển mạch nhanh và tổn hao thấp.

Các bán dẫn công suất là cốt lõi của việc chuyển đổi năng lượng và điều khiển mạch trong các thiết bị điện tử. Chúng chủ yếu được sử dụng để thay đổi điện áp và tần số, chuyển đổi DC sang AC, v.v. trong các thiết bị điện tử. Các thiết bị công suất được sử dụng trong bất kỳ hệ thống mạch nào có chức năng chuyển đổi dòng điện, điện áp và pha. Chức năng chính của MOSFET và IGBT là chuyển đổi "điện năng thô" với điện áp và tần số hỗn loạn được tạo ra bởi thiết bị phát điện thông qua một loạt các điều chế chuyển đổi thành "điện năng tinh khiết" với các thông số năng lượng điện và đầu ra công suất cụ thể với nguồn cung và cầu thay đổi. Chúng là một trong những thành phần cốt lõi của các thiết bị chuyển đổi năng lượng điện tử.

Trong quá trình phát triển các thiết bị rời rạc, vào những năm 1950, điốt công suất và transistor công suất đã được giới thiệu và sử dụng trong các hệ thống công nghiệp và điện lực.

Từ những năm 1960 đến những năm 1970, các thiết bị bán dẫn công suất như thyristor đã phát triển nhanh chóng.

Vào cuối những năm 1970, các MOSFET công suất phẳng đã được phát triển;

Vào cuối những năm 1980, các MOSFET công suất rãnh và IGBT dần được đưa vào sử dụng, và các thiết bị bán dẫn công suất chính thức bước vào kỷ nguyên ứng dụng điện tử.

Vào những năm 1990, các MOSFET siêu tiếp giáp dần xuất hiện, phá vỡ những "giới hạn silicon" truyền thống để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng công suất cao và tần số cao.

Năm 2008, Infineon đã tiên phong trong việc cho ra mắt MOSFET công suất cổng chắn, góp phần nâng cao hơn nữa hiệu năng của các thiết bị bán dẫn công suất.

Đối với thị trường nội địa, hầu hết các sản phẩm linh kiện rời rạc như điốt công suất, triốt công suất và thyristor đều được sản xuất trong nước. Tuy nhiên, các sản phẩm linh kiện rời rạc như MOSFET và IGBT vẫn phụ thuộc nhiều vào nhập khẩu do công nghệ và quy trình sản xuất tiên tiến. Tiềm năng thay thế nhập khẩu trong tương lai là rất lớn.

Trong những năm gần đây, lĩnh vực ứng dụng của chất bán dẫn công suất đã mở rộng từ điều khiển công nghiệp và điện tử tiêu dùng sang năng lượng mới, vận tải đường sắt, lưới điện thông minh, thiết bị gia dụng chuyển đổi tần số và nhiều thị trường khác, và quy mô thị trường đã cho thấy sự tăng trưởng ổn định. Theo dự báo của IHS Markit, quy mô thị trường thiết bị điện toàn cầu năm 2018 đạt khoảng 39.1 tỷ USD, và dự kiến ​​sẽ tăng lên 44.1 tỷ USD vào năm 2021, với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 4.1%.

Hiện nay, chuỗi cung ứng công nghiệp bán dẫn trong nước đang ngày càng hoàn thiện, công nghệ cũng có những bước đột phá. Đồng thời, Trung Quốc cũng là quốc gia tiêu thụ bán dẫn công suất lớn nhất thế giới. Năm 2018, nhu cầu thị trường đạt 13.8 tỷ USD, với tốc độ tăng trưởng 9.5%, chiếm 35% tổng nhu cầu toàn cầu. Dự kiến ​​ngành bán dẫn công suất của Trung Quốc sẽ tiếp tục duy trì tốc độ tăng trưởng cao trong tương lai, với quy mô thị trường dự kiến ​​đạt 15.9 tỷ USD vào năm 2021, với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 4.8%.

Tổ chức nghiên cứu thị trường IC Insights chỉ ra rằng trong số các loại linh kiện thiết bị bán dẫn công suất khác nhau, các sản phẩm có tiềm năng tăng trưởng mạnh nhất trong tương lai sẽ là các mô-đun MOSFET và IGBT.

MOSFET là một loại transistor hiệu ứng trường được sử dụng rộng rãi trong các mạch tương tự và mạch kỹ thuật số. Nó có ưu điểm là điện trở bật nhỏ, tổn hao thấp, mạch điều khiển đơn giản và đặc tính chịu nhiệt tốt. Nó đặc biệt thích hợp để sử dụng trong các lĩnh vực điều khiển nguồn như máy tính, điện thoại di động, nguồn điện dự phòng, hệ thống định vị ô tô, xe điện và nguồn UPS.

Năm 2016, thị trường MOSFET toàn cầu đạt 6.2 tỷ USD, và tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của thị trường MOSFET dự kiến ​​đạt 3.4% từ năm 2016 đến năm 2022; dự kiến ​​đến năm 2022, thị trường MOSFET toàn cầu sẽ đạt gần 7.5 tỷ USD.

Theo số liệu thống kê từ IHSMarkit, quy mô thị trường MOSFET của nước ta đạt 2.792 tỷ USD vào năm 2018, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 15.03% từ năm 2016 đến năm 2018. Khi quy mô xe năng lượng mới toàn cầu ngày càng tăng, nhu cầu thị trường MOSFET trong ứng dụng ô tô dự kiến ​​sẽ tăng trưởng nhanh chóng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 5.1% từ năm 2016 đến năm 2022; đến năm 2022, nhu cầu trong ứng dụng ô tô sẽ vượt qua lĩnh vực máy tính và lưu trữ dữ liệu, chiếm 22% tổng nhu cầu thị trường.

IGBT là một thiết bị bán dẫn công suất điều khiển hoàn toàn bằng điện áp, được cấu tạo từ một transistor lưỡng cực (BJT) và một MOSFET. Nó có ưu điểm của cả trở kháng đầu vào cao của MOSFET và điện áp rơi dẫn thấp của transistor lưỡng cực (BJT). Công suất điều khiển của IGBT nhỏ và điện áp bão hòa được giảm thiểu. Nó rất phù hợp để sử dụng trong các hệ thống chuyển đổi với điện áp DC từ 600V trở lên, chẳng hạn như động cơ AC, biến tần, nguồn chuyển mạch, mạch chiếu sáng, hệ thống truyền động kéo, v.v.

Theo dữ liệu từ Mạng Thông tin Công nghiệp Trung Quốc, thị trường IGBT đơn ống toàn cầu sẽ đạt khoảng 6 tỷ USD vào năm 2020, đây là một thị trường khổng lồ. Dự kiến ​​thị trường xe năng lượng mới và trạm sạc của nước ta sẽ thúc đẩy nhu cầu thị trường trong nước đối với các mô-đun IGBT trị giá 20 tỷ nhân dân tệ trong 5 năm tới. Theo dữ liệu từ Mạng Thông tin Công nghiệp Trung Quốc, quy mô thị trường IGBT trong nước đạt 16.19 tỷ nhân dân tệ vào năm 2018, với tốc độ tăng trưởng kép là 14.77% từ năm 2010 đến năm 2018; tuy nhiên, thị trường IGBT của nước ta bắt đầu muộn, và còn rất nhiều dư địa để thay thế nhập khẩu trong tương lai.

Các thiết bị bán dẫn công suất chủ yếu bao gồm điốt công suất, bóng bán dẫn công suất, thyristor, MOSFET, IGBT, v.v., được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp sản xuất điện tử, bao gồm máy tính, truyền thông mạng, điện tử tiêu dùng, điện tử ô tô, điện tử công nghiệp và các ngành công nghiệp điện tử khác. Ngoài ra, các lĩnh vực ứng dụng mới nổi như xe năng lượng mới/trạm sạc, sản xuất thiết bị thông minh, Internet vạn vật và năng lượng mặt trời đã dần trở thành thị trường ứng dụng quan trọng cho các thiết bị bán dẫn công suất, từ đó thúc đẩy sự tăng trưởng nhu cầu. Trên thị trường bán dẫn công suất toàn cầu, điều khiển công nghiệp chiếm 34%, ô tô 23%, điện tử tiêu dùng 20% ​​và truyền thông 23%.

Theo số liệu thống kê từ Hiệp hội Điện tử Tiêu dùng, quy mô tổng thể của thị trường điện tử tiêu dùng Trung Quốc đạt 1,632.5 tỷ nhân dân tệ vào năm 2013, trở thành thị trường điện tử tiêu dùng lớn nhất thế giới. Theo Báo cáo Ngành Công nghiệp 3C năm 2017, thị trường điện tử tiêu dùng Trung Quốc sẽ vượt quá 2 nghìn tỷ nhân dân tệ vào năm 2017, với mức tăng trưởng dự kiến ​​là 7.1%.

Việc bảo vệ chống tĩnh điện (ESD) là cần thiết cho tất cả các giao diện trên điện thoại di động, chẳng hạn như micro, loa thoại, loa ngoài, khe cắm SIM, thẻ Micro SD, ăng-ten NFC, ăng-ten GPS, ăng-ten WiFi, màn hình cảm ứng, ăng-ten RF 2G/3G/4G, giao diện USB, pin lithium và vị trí nút nguồn. Hầu hết các điện thoại di động sử dụng hơn 20 vị trí bảo vệ, và một số ít sử dụng hơn 10 vị trí.

Khi nhu cầu về hiệu quả sạc của người dùng ngày càng tăng, chế độ "sạc nhanh" đã xuất hiện cho việc sạc điện thoại di động, đạt được khả năng sạc dòng điện và công suất cao bằng cách tăng điện áp. Tuy nhiên, điện áp cao tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn và đòi hỏi phải bổ sung thêm các bóng bán dẫn chỉnh lưu đồng bộ (MOS) để điều chỉnh;

Sau đó, chế độ "sạc nhanh" an toàn hơn xuất hiện, cho phép sạc tốc độ cao thông qua điện áp thấp và dòng điện cao. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với các bóng bán dẫn MOS chỉnh lưu đồng bộ. Hiện nay, loại phổ biến hơn là GaN FET, có thể đáp ứng được mục đích tỏa nhiệt ít và kích thước nhỏ.

Điện tử ô tô chiếm một vị trí rất quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Xét về cấu trúc chi phí, nó càng quan trọng hơn đối với các dòng xe tầm trung đến cao cấp, xe điện, v.v.

Từ ô tô truyền thống đến ô tô năng lượng mới, lĩnh vực có giá trị tăng trưởng lớn nhất là các chất bán dẫn công suất. Trong các phương tiện chạy bằng nhiên liệu truyền thống, chất bán dẫn công suất chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực khởi động, dừng và an toàn, chỉ chiếm khoảng 20%. Theo giá trị của một chiếc xe đạp bán dẫn trong ô tô truyền thống, nó trị giá khoảng 350 đô la Mỹ, và giá trị của các thiết bị điện tử công suất là 70 đô la Mỹ. Mô-đun pin của ô tô năng lượng mới yêu cầu một lượng lớn thiết bị điện tử công suất, tất cả đều chứa chất bán dẫn công suất. Các thiết bị điện tử công suất của xe hybrid chiếm 40%, và các thiết bị điện tử công suất của xe điện thuần túy chiếm 55%. Dựa trên giá trị của một chiếc xe đạp bán dẫn trong ô tô điện thuần túy là 750 đô la Mỹ, giá trị của một chiếc xe đạp bán dẫn công suất là 413 đô la Mỹ. Lượng chất bán dẫn công suất được sử dụng trong ô tô năng lượng mới gấp bảy lần so với ô tô truyền thống.

Vì xe năng lượng mới không còn cần các bộ phận cơ khí như động cơ, cấu trúc của xe sẽ trở nên rất đơn giản. Cấu trúc của xe chủ yếu bao gồm pin, động cơ và hệ thống điều khiển điện tử. Hệ thống điện tử của xe năng lượng mới chủ yếu bao gồm hệ thống quản lý pin, bộ điều khiển động cơ, bộ sạc trên xe, bộ chuyển đổi, bộ biến tần, hệ thống lái, rơle và các linh kiện thụ động.

Trong các tình huống ứng dụng thực tế, vì mỗi mô-đun của xe sử dụng dòng điện xoay chiều, dòng điện đầu vào của pin lithium là dòng điện một chiều, và điện áp của các thiết bị điện khác nhau, điều này đòi hỏi một hệ thống chuyển đổi điện năng tương ứng. Theo các trình tự chuyển đổi khác nhau của dòng điện một chiều (DC) và dòng điện xoay chiều (AC), việc chuyển đổi điện năng được chia thành 4 chế độ: biến áp (AC-AC), chỉnh lưu (AC-DC), bộ chuyển đổi (DC-DC) và bộ đảo chiều (DC-AC).

Biến áp (AC-AC): Điện áp đầu vào của pin lithium ô tô nằm trong khoảng 12V-36V, còn điện áp dân dụng là 220V. Cần có biến áp để chuyển đổi điện áp dân dụng thành điện áp đầu vào.

Bộ chỉnh lưu (AC-DC): Pin lithium cần được sạc bằng dòng điện một chiều (DC), trong khi bộ sạc cung cấp dòng điện xoay chiều (AC), vì vậy bộ sạc ô tô phải sử dụng bộ chuyển đổi DC.

Bộ chuyển đổi (DC-DC): Đầu vào là điện áp một chiều (DC) cố định từ pin lithium, và đầu ra là điện áp một chiều (DC) thay đổi được. Trong xe điện, nó chủ yếu được sử dụng để tăng điện áp từ 300V lên 650V để truyền tải điện năng, giảm điện áp để cấp nguồn cho các mạch 12V, và chuyển đổi ổn định điện áp cho hệ thống lưu trữ năng lượng pin.

Biến tần (DC-AC): Xe năng lượng mới được trang bị pin lithium sạc lại được, sử dụng năng lượng điện tích trữ để dẫn động động cơ cung cấp năng lượng cho xe. Chức năng của biến tần là chuyển đổi nguồn điện một chiều (DC) 12V của pin sạc thành nguồn điện xoay chiều (AC) ba pha 220V cho động cơ dẫn động, cung cấp lực đẩy cơ bản cho xe năng lượng mới.

Từ năm 2014 đến năm 2021, doanh số bán xe chạy bằng nhiên liệu trên toàn cầu tăng từ hơn 87 triệu chiếc lên hơn 98 triệu chiếc, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là 2%; xe năng lượng mới (bao gồm xe điện thuần túy và xe hybrid) tăng từ 270,000 chiếc lên 4.7 triệu chiếc, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là 50%. Tỷ lệ thâm nhập thị trường của chúng tăng từ chỉ 0.3% năm 2014 lên 4.0% năm 2021.

Những năm gần đây, sản xuất và tiêu thụ xe năng lượng mới tại nước ta đã tăng lên đáng kể, và tỷ lệ thâm nhập thị trường cũng tiếp tục tăng. Theo số liệu từ Hiệp hội Ô tô Khách hàng Trung Quốc, doanh số bán xe năng lượng mới tại nước ta đã tăng nhanh từ 100,000 chiếc năm 2014 lên 1.25 triệu chiếc năm 2018, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 91%. Theo số liệu từ Hiệp hội các Nhà sản xuất Ô tô Trung Quốc, doanh số bán xe năng lượng mới của Trung Quốc trong quý I năm 2019 đạt 250,000 chiếc, tăng hơn 117% so với cùng kỳ năm ngoái. Dự kiến ​​sản lượng xe năng lượng mới năm nay có thể vượt quá 1.6 triệu chiếc.

Thị trường bán dẫn công suất ô tô dự kiến ​​sẽ đạt 8 tỷ USD, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 7%. Năm 2018, doanh số bán ô tô toàn cầu là 97.5 triệu chiếc, trong đó có 2 triệu xe năng lượng mới. Giả sử doanh số bán xe chạy nhiên liệu truyền thống tăng 2% mỗi năm và doanh số bán xe năng lượng mới tăng 30% trong ba năm tới, thì giá trị của một linh kiện bán dẫn công suất cho xe chạy nhiên liệu truyền thống là 56 USD, cho xe hybrid là 240 USD và cho xe điện thuần túy là 413 USD. Có thể dự đoán rằng đến năm 2022, doanh số bán xe chạy nhiên liệu sẽ đạt 99.2 triệu chiếc và doanh số bán xe năng lượng mới sẽ đạt 5.8 triệu chiếc. Thị trường bán dẫn công suất ô tô dự kiến ​​sẽ đạt 8 tỷ USD, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 7%.

Tính đến cuối năm 2017, công suất phát điện quang điện mới lắp đặt của nước ta đạt 53.06 triệu kilowatt, với tổng công suất lắp đặt tích lũy là 130 triệu kilowatt. Cả công suất lắp đặt mới và tích lũy đều đứng đầu thế giới, bao gồm 33.62 triệu kilowatt điện mặt trời lắp đặt tại các nhà máy, tăng 11% so với năm trước; và 19.44 triệu kilowatt điện mặt trời phân tán, tăng gấp 3.7 lần so với năm trước.

Thiết bị biến tần của hệ thống phát điện gió có thể chuyển đổi dòng điện một chiều DC12V trong ắc quy thành dòng điện xoay chiều AC220V, tương đương với điện lưới. Biến tần chủ yếu bao gồm ống hiệu ứng trường MOS và máy biến áp làm lõi, và được kết nối thông qua công nghệ mạch tương tự. Từ năm 2016 đến năm 2018, công suất lắp đặt điện gió của nước ta tăng từ 18.73GW lên 21GW. Chỉ riêng trong 5 tháng đầu năm 2019, công suất lắp đặt đã tăng thêm 6.88GW, cho thấy xu hướng tăng trưởng nhanh chóng.

Trong mọi khía cạnh của lưới điện thông minh, bộ chỉnh lưu, bộ biến tần và công nghệ truyền tải linh hoạt FACTS trong truyền tải điện một chiều siêu cao áp đều cần một lượng lớn các thiết bị điện như IGBT. Theo dữ liệu do Mạng Thông tin Công nghiệp Trung Quốc công bố, dự kiến ​​quy mô đầu tư vào ngành lưới điện thông minh của nước ta sẽ đạt gần 2.3 nghìn tỷ nhân dân tệ vào năm 2021.

Có nhiều loại bán dẫn công suất, được sử dụng rộng rãi trong thiết bị điện tử tiêu dùng, đường sắt cao tốc, ô tô và lưới điện. Chủ yếu được chia thành loại đơn cực và lưỡng cực. Loại lưỡng cực: điốt công suất, thyristor, BJT (triode lưỡng cực), transistor công suất (GTR), IGBT. Loại đơn cực: MOSFET, điốt Schottky. Tùy thuộc vào các đặc tính vật lý khác nhau của từng sản phẩm, các thiết bị công suất khác nhau được sử dụng trong các dải điện áp và tần số khác nhau.

Điốt công suất là các thiết bị điện cơ bản có cấu trúc đơn giản và độ tin cậy cao. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp và điện tử, đóng vai trò ổn định điện áp, chỉnh lưu và chuyển mạch.

Điốt được chia thành điốt chỉnh lưu, điốt Zener và điốt tần số cao.

Trong số đó, điốt chỉnh lưu và điốt Zener là các chất bán dẫn công suất.

Điốt chỉnh lưu chủ yếu được sử dụng để chỉnh lưu, chuyển mạch, chuyển đổi (điốt Schottky SBD) và đảo chiều (điốt phục hồi nhanh FRD).

MOSFET là một phân nhóm của các thiết bị điện tử công suất, cụ thể là MOS (Metal Oxide Semiconductor) và FET (Field Effect Transistor), là các transistor hiệu ứng trường sử dụng cổng của lớp kim loại (M) nằm ngang qua lớp oxit (O) để điều khiển chất bán dẫn (S) bằng cách sử dụng tác dụng của điện trường.

Các thiết bị MOSFET công suất là các linh kiện bán dẫn cốt lõi cho việc chuyển đổi và điều khiển năng lượng. MOSFET công suất hoạt động nhanh, có tỷ lệ hỏng hóc thấp, tổn hao chuyển mạch nhỏ và khả năng mở rộng tốt. Chúng phù hợp với môi trường điện áp thấp và dòng điện cao, đồng thời yêu cầu tần số hoạt động cao hơn so với các thiết bị công suất khác.

Trong ô tô, chúng chủ yếu được sử dụng trong bộ sạc (AC-DC) và bộ chuyển đổi (DC-DC) trong hệ thống cung cấp điện. Dung lượng thị trường MOSFET công suất ô tô toàn cầu đạt 2.45 tỷ USD vào năm 2018, và chúng tôi ước tính rằng dung lượng thị trường sẽ đạt 3.16 tỷ USD vào năm 2022. Trong đó, các sản phẩm MOSFET điện áp cao với điện áp trên 600V được sử dụng chủ yếu.

Infineon chiếm phần lớn thị phần MOSFET. Theo dữ liệu của HIS, thị phần tổng hợp của tất cả các sản phẩm của Infineon là 27%, tiếp theo là ON Semiconductor với 13% và Renesas với 9%. Trong lĩnh vực MOSFET điện áp cao, giá trị cao, Infineon dẫn đầu tất cả các đối thủ cạnh tranh với thị phần 36%.

Là một loại thiết bị điện tử công suất mới, IGBT được quốc tế công nhận là sản phẩm tiêu biểu nhất của cuộc cách mạng công nghệ điện tử công suất lần thứ ba. Nó là một linh kiện cốt lõi trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa công nghiệp. Chức năng của nó tương tự như trái tim con người. Nó có thể điều chỉnh điện áp, dòng điện, tần số, pha, v.v. trong mạch theo các tín hiệu hướng dẫn trong thiết bị công nghiệp để đạt được sự điều khiển chính xác. Do đó, IGBT được gọi là "CPU" trong ngành công nghiệp điện tử công suất và được sử dụng rộng rãi trong tiết kiệm năng lượng động cơ, vận tải đường sắt, lưới điện thông minh, hàng không vũ trụ, thiết bị gia dụng, điện tử ô tô, sản xuất điện năng lượng mới, xe năng lượng mới và các lĩnh vực khác.

Công nghệ IGBT đã phát triển nhanh chóng kể từ khi được ứng dụng công nghiệp vào cuối những năm 1980. Nó không chỉ thay thế MOSFET và GTR trong các ứng dụng công nghiệp mà còn mở rộng sang các ứng dụng công suất cao, nơi SCR và GTO vẫn chiếm ưu thế. Nó cũng đã thay thế nhiều lĩnh vực ứng dụng của các thiết bị công suất như BJT và MOSFET trong các ứng dụng điện tử tiêu dùng.

Trong các ứng dụng ô tô, IGBT chủ yếu được sử dụng trong hệ thống truyền động điện, hệ thống điện và trạm sạc trong môi trường điện áp cao. Phạm vi ứng dụng thường nằm trong các khu vực có điện áp chịu đựng trên 600V, dòng điện trên 10A và tần số trên 1KHz.

Hệ thống truyền động điện: Chủ yếu được sử dụng trong bộ biến tần (DC-AC) để chuyển đổi nguồn điện một chiều (DC) 12V của pin sạc thành nguồn điện xoay chiều (AC) 220V để dẫn động động cơ. Đây là cốt lõi của hệ thống điều khiển động cơ. Hệ thống điều khiển động cơ yêu cầu hàng chục IGBT. Ví dụ, động cơ không đồng bộ AC ba pha của Tesla sử dụng 28 IGBT mỗi pha, tổng cộng 84 IGBT. Các động cơ khác có 12 IGBT. Tesla sử dụng tổng cộng 96 IGBT.

Hệ thống nguồn điện: Chủ yếu được sử dụng trong bộ sạc xe hơi (AC-DC) và bộ chuyển đổi (DC-DC) để sạc pin lithium và chuyển đổi điện năng ở mức điện áp yêu cầu.

Trạm sạc: Điện trong lưới điện đều là dòng điện xoay chiều (AC), và các trạm sạc được chia thành trạm sạc nhanh DC và trạm sạc chậm AC. IGBT chủ yếu được sử dụng trong các trạm sạc nhanh DC.

Năm 2018, công suất thị trường IGBT ô tô toàn cầu đạt 1.84 tỷ USD, và chúng tôi ước tính công suất thị trường IGBT ô tô năm 2020 sẽ đạt 2.08 tỷ USD.

Infineon, Mitsubishi và Fuji Electric đang dẫn đầu thị trường IGBT toàn cầu. ON Semiconductor (Fairchild) chủ yếu tập trung vào ngành công nghiệp điện tử tiêu dùng điện áp thấp, với điện áp dưới 600V, trong khi lĩnh vực điện áp trung và cao trên 1700V chủ yếu được sử dụng trong đường sắt cao tốc, ô tô, lưới điện thông minh, v.v., và về cơ bản bị độc quyền bởi Infineon, ABB và Mitsubishi.

Các chất bán dẫn công suất thuộc lĩnh vực mạch tương tự đa năng. Chất bán dẫn công suất là hàng tiêu dùng thiết yếu. Con người cần ăn "củi, gạo, dầu và muối". Máy móc cũng cần tiêu thụ các thiết bị điện. Chất bán dẫn công suất cần thiết ở bất kỳ nơi nào liên quan đến chuyển đổi năng lượng điện. Sự biến động của ngành công nghiệp phù hợp với xu hướng hàng hóa, và sản phẩm có liên quan chặt chẽ đến xu hướng GDP toàn cầu. Sự biến động của ngành công nghiệp trong 4-5 năm rất nhất quán với chu kỳ của chất bán dẫn.

Các sản phẩm có giá trị gia tăng cao từ lâu đã bị các nhà sản xuất châu Âu và Mỹ độc quyền, và việc thay thế trong nước là điều tất yếu. Hiện nay, có rất ít nhà máy sản xuất theo mô hình IDM (Integrated Manufacturing and Drug Trading) trong nước. Các quy trình cốt lõi đều được các nhà sản xuất châu Âu và Mỹ tự thực hiện. Họ dựa vào lợi thế sản phẩm của mình để kiểm soát chu kỳ giao hàng và do đó kiểm soát hệ thống giá cả của toàn ngành. Đặc biệt đối với MOS cao áp và IGBT công suất cao, chu kỳ giao hàng thường kéo dài hơn 50 tuần, và giá cả về cơ bản đã có xu hướng tăng kể từ năm 2016.

Cơ hội đầu tư trong năm 2020 sẽ đến từ chu kỳ kinh tế vĩ mô 3-4 năm, khi chu kỳ ngành bán dẫn đang phục hồi và tăng trưởng. Các công ty theo mô hình IDM có nhiều lợi thế hơn về chi phí so với các công ty không có nhà máy sản xuất. Nên chú ý đến các mục tiêu trong chuỗi ngành liên quan: Wingtech Technology (600745), Jiejie Microelectronics (300623), Yangjie Technology (300373), Taiji Technology (300046), China Microelectronics (600360), Star Semiconductor (603290), New Energy Saving (A18105), China Resources Microelectronics (A19303).

Cảnh báo rủi ro

1) Tiến độ sản xuất chip trong nước chậm hơn dự kiến;

2) Chính sách hỗ trợ cho ngành công nghiệp mạch tích hợp đã suy yếu;

3) Các công ty sản xuất thiết bị bán dẫn nước ngoài cấm vận thiết bị đối với các công ty trong nước.

Lưu ý: Bài viết này được in lại từ "Semiconductor Wind Vane", một trang web ủng hộ việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả của bài viết. Nếu phát hiện bất kỳ sự vi phạm nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến